工业上，将N₂还原为氨是一种能源密集型过程，消耗了相当一部分的全球能源供应量。因此，近几十年来，人们一直在寻求能够在温和条件下可结合N₂并裂解其强大的N–N键的物种。直到最近，人们发现可用于N₂固定和功能化的唯一物种是基于元素周期表s和d嵌段中的少数几种金属。

近日，德国维尔茨堡大学Holger Braunschweig报道了利用一锅法结合裂解将N₂还原为铵的主族物种。

文章要点

1）该反应是一个复杂的多重还原质子化序列，通过使用固相还原剂和酸性试剂，在室温下进行一步合成。然后对混合物进行简单的酸淬火，就可以得到氨的质子化形式，即化肥中存在的铵。此外，研究人员分离了反应的所有中间体。

2）研究发现，这个从N₂到铵的过程是通过端到端桥接N₂物种的逐步还原-质子化机制进行。用作质子化的B(OH)₃与用于N₂转化的过渡金属催化过程中使用的B(OH)₃相比非常温和，后者通常是相对较强的有机酸、三氟酸或四(氟芳基)硼酸盐超强酸，因此整个过程中都存在高度亲核的氮原子。使得体系中富电子的硼原子不愿接受更多的电子（与许多过渡金属配合物相反），进而迫使还原步骤主要发生在N₂部分，从而促进了N-N裂解和质子化。

N₂的一锅化学转化，尽管不是催化过程，但证明了主族元素在低氧化态下，不仅可以激活非常惰性的小分子，而且可以通过级联的氧化还原和质子化过程来调节它们的转化。

Légaré, M., Bélanger-Chabot, G., Rang, M. et al. One-pot, room-temperature conversion of dinitrogen to ammonium chloride at a main-group element. Nat. Chem. (2020)

DOI：10.1038/s41557-020-0520-6

https://doi.org/10.1038/s41557-020-0520-6